Благодаря легкости, пластичности и стойкости к коррозии алюминий стал незаменимым материалом во многих производствах. Авиационный алюминий – группа сплавов, отличающихся повышенной прочностью с включением магния, кремния, меди и марганца. Дополнительную прочность сплаву придают при помощи т. н. «эффекта старения» — особого метода закалки под воздействием в течение длительного времени агрессивной атмосферной среды. Сплав был изобретен в начале 20 века, получив название дюралюминий, сейчас известен также под названием «авиаль».
Определение. Исторический экскурс
Началом истории авиационных алюминиевых сплавов считается 1909 год. Немецкий инженер-металлург Альфред Вильм опытным путем установил, если сплав алюминия с незначительным добавлением меди, марганца и магния после закалки при температуре 500 °C и резкого охлаждения выдержать при температуре 20-25 градусов в течение 4-5 суток, он поэтапно становится тверже и прочнее, не теряя при этом пластичности. Процедура получила название «старение» или «возмужание». В процессе такой закалки атомы меди заполняют множество мельчайших зон на границах зерен. Диаметр атома меди меньше, чем у алюминия, потому появляется напряжение сжатия, вследствие чего повышается прочность материала.
Впервые сплав был освоен на немецких заводах Dürener Metallwerken и получил торговую марку Dural, откуда и произошло название «дуралюмин». Впоследствии, американские металловеды Р. Арчер и В. Джафрис усовершенствовали состав, изменив процентное соотношение, в основном магния. Новый сплав получил название 2024, который в различных модификациях широко применяется и сейчас, а все семейство сплавов — «Авиаль». Название «авиационный алюминий» этот сплав получил практически сразу после открытия, поскольку полностью заменил дерево и метал в конструкциях летательных аппаратов.
Войти на сайт
Обтягивание тканью элементов самолета
Обтягивать крылья, поверхности управления и другие элементы самолета тремя способами: чехлом, сшитым по форме обтягиваемого каркаса, свободным полотнищем, комбинированным способом (чехлом и свободным полотнищем).
Во всех случаях ткань располагать так, чтобы направление утка было перпендикулярно нервюрам (на крыльях линии полета). В помещении, где производится обтягивание, относительная влажность воздуха должна быть 40 — 70%, температура 12 — 25 градусов.
Обтягивание чехлом, сшитым по форме каркаса
Выкроенные по соответствующим шаблонам полотнища сшить машинным швом в виде чехла, имеющего форму обтягиваемого каркаса. Этот способ обтягивания применяют в том случае, когда на каркасе нет выступающих деталей, и обшивка крепится с внешней стороны. Обтягивать крылья скоростных самолетов этим способом не рекомендуется, так как при обтягивании чехлом трудно создать необходимое в этих случаях натяжение ткани.
При обтягивании чехлом необходимо выполнить следующие операции:
- проверить правильность сшивания чехла
- натянуть сшитый чехол на каркас вручную, при этом следить за тем, чтобы ткань по всей поверхности каркаса была равномерно и хорошо натянута
Примечание
Если чехол изготовлен несколько больших размеров и натягивается на каркас свободно, его необходимо сменить, а не подтягивать ткань по торцовой части каркаса
Обтягивание свободным полотнищем
При обтягивании свободным полотнищем соблюдать следующий порядок операций:
- закрепить край полотнища на заднем ободе (в некоторых случаях сначала закрепить на передней кромке — обтекателе) и торцовой части обтягиваемой детали, для этого пришить его к намотанной ленте (при металлических конструкциях) или прибить гвоздиками (при деревянных конструкциях).
- наложить полотнище на обтягиваемую поверхность каркаса и натягивая его, временно закрепить на передней кромке (обтекателе). Примечание:
- временно крепить натягиваемое полотнище при деревянных конструкциях гвоздиками, а при металлических — специальными булавками за ленту или ткань, которыми обмотаны края каркаса.
чтобы лучше натянуть ткань, особенно хлопчатобумажную, на металлическую конструкцию, рекомендуется пользоваться специальными клещами.
- при обтягивании деревянных конструкций клещи применять не следует, так как после покрытия аэролаком сильно натянутой ткани может произойти коробление обтягиваемого каркаса и искривление нервюр
- натягивать ткань следует начиная от консоли крыла по направлению к его торцовой части
- проверить тензиометром ТП, соответствует ли натяжение ткани коэффициентам степени натяжения, установленным для данного изделия.
Примечания.- При слабом натяжении ткани произвести повторное подтягивание, не допуская ее ослабления.
При перетяжке ткани возможны разрывы в местах временного крепления
Обтягивание комбинированным способом
Комбинированный способ обтягивания тканью (чехлом и полотнищем) применять в тех случаях, когда каркас имеет выступы и обтягивание чехлом всего каркаса затруднительно. При обтягивании комбинированным способом руководствоваться общими положениями, изложенными выше.
Крепление обшивки к нервюрам
Существуют следующие способы крепления обшивки, которые должны соответствовать указаниям чертежа на данное изделие.
- Крепление нитками.
- Крепление винтами.
- Крепление заклепками.
- Крепление металлической лентой
Крепление обшивки нитками
Крепление обшивки нитками можно производить следующими способами: сквозной прошивкой, за полку, за укрепительную ленту, машинным швом и через отверстия полки нервюры.
При креплении нитками применять льняные нитки НАР (в 8 ниток). Чтобы ткань не перерезало ниткой, прокладывать между тканью и ниткой по месту крепления усилительную киперную ленту. Ширина ленты зависит от ширины полки нервюры и способа крепления обшивки.
Сквозная прошивка
Сквозную прошивку применяют только для крепления полотняной обшивки на крыльях и поверхностях управления нескоростных машин. Процесс крепления заключается в следующем:
- наложить усилительную киперную ленту на натянутую обшивку в местах крепления ее к нервюрам (т. е. над нервюрами), для этого сначала прикрепить один конец ленты, затем, слегка натягивая ее, прикрепить второй и пришить его к обшивке или приколоть к ней булавками
Примечание: ширина усилительной киперной ленты должна быть равна ширине полки нервюры - прошить первый стежок, для этого пропустить иглу в намеченную на ткани точку сквозь крыло и обогнув с другой стороны крыла, захватить ткань и усилительную ленту, вывести иглу наружу и связать концы ниток узлом .
- сделать шаг вдоль нервюры, пропустить иглу сквозь крыло, по возможности ближе к нервюре, опять обогнуть нервюру и вывести иглу наружу, на другую сторону полки нервюры.
Примечание: нитка должна выйти напротив места входа, отклонений точки выхода не допускать (как например точка И на рис 11). - связать стежок, схема образования узла показана на
- дальнейшее крепление обшивки по длине нервюры проводить подобным же образом через определенные расстояния, называемые шагом прошивки.
Примечание:- шаг сквозной прошивки указывается конструктором и обычно равен 30 мм.
Узлы, связывающие стежки и нитки, соединяющие звенья прошивки, располагать по краю усилительной ленты.
- При завязывании узла хорошо натянуть нитку у каждого звена прошивки, чтобы предотвратить всякую возможность ее ослабления.
- соблюдать одинаковый шаг крепления по всей длине нервюры, во избежание отдельных перенапряжений отдельных звеньев прошивки.
- по окончании прошивки нитки последнего стежка связать узлом.
Крепление за полку нервюры
Способ крепления за полку нервюры применять на верхней поверхности крыльев, когда полка снизу открыта. Порядок работы следующий:
- наложить усилительную киперную ленту на натянутую обшивку в местах крепления обшивки к нервюрам. Сначала закрепить один конец ленты, затем, слегка натягивая ее, второй конец ленты приколоть булавками к обшивке.
- Примечание: ширина усилительной киперной ленты при этом способе крепления должна быть больше ширины полки нервюры на 18 — 20 мм т. е. лента должна перекрывать полку на 8 — 10 мм с каждой стороны.
- Примечание: нитка должна выходить напротив места входа, не допускать отклонения точки выхода
Примечание:
- шаг данного крепления принимать равным 25 мм, соблюдать одинаковый шаг по всей длине нервюры
при прошивании нить слегка натягивать
Примечание: при захлестывании нитки у каждого звена прошивки нитку, как и при перевом прошивании, хорошо подтянуть, чтобы предупредить всякую возможность ее ослабления
Крепление за усилительную ленту
Полотняную обшивку на нижней поверхности крыла и на хвостовом оперении в большинстве случаев крепить, пришивая к киперной ленте, обмотанной вокруг полки нервюры или пришитой к ней. Порядок крепления следующий:
- наложить на натянутую обшивку по месту нервюр усилительную киперную ленту, укрепить сначала один ее конец, а затем слегка натягивая ленту, другой конец ленты закрепить, прикалывая булавкой или пришивая к обшивке.
Примечание: ширина усилительной киперной ленты при данном способе крепления должна быть 15 — 20 мм - прошить первый стежок, для чего пропустить иглу в намеченную точку по центру нервюры, проколоть усилительную ленту, обшивку и ленту, укрепленную на полке нервюры, и направляя иглу вдоль нервюры, вывести наружу, на расстояние 10 — 12 мм
- связать конец нитки снова пропустить иглу в первую точку, проколоть усилительную киперную ленту, обшивку и ленту, укрепленную на полке нервюры, и вывести иглу наружу на расстояние 20 — 22 мм от точки ввода
Примечание:- для крепления применять полукруглую или изогнутую иглу
при правильном креплении нить должна располагаться под укрепительной лентой не менее чем 80% общей длины стежка.
- не допускать неполного захвата ленты, особенно пропусков в захвате
- захлестнуть нитку образуемого стежка за нитку предыдущего стежка .
- пропустить иглу в точку выхода нитки предыдущего стежка и проколов усилительную ленту, обшивку и укрепительную ленту направить иглу вдоль нервюры под усилительной лентой и вывести наружу на расстоянии 20 — 22 мм от точки ввода, наружный шаг прошивки таким образом будет равен 10 — 12 мм.
- дальнейшее крепление обшивки по длине нервюры производить таким же образом, сохраняя указанные расстояния, в результате на поверхности обшивки получится как бы одна нитка, идущая вдоль нервюры по ее середине.
- после последнего стежка закрепить нитку узлом
Крепление машинным швом
При креплении машинным швом ткань надо натягивать на каркас крыла дважды:
- когда ткань натянута на каркас крыла в первый раз, сделать на ней разметку положения полок нервюр и зафиксировать положение концов полотнища на передней (или задней) кромке и консоли крыла.
- натянутое полотнище снять и пришить к нему в местах отметок по нервюрам двубортную ленту . Примечание:
- сшивать двубортную ленту с полотнищем на швейной машине хлопчатобумажными нитками №1 тремя строчками, на каждые 10 см строчки должно быть 40 — 42 стежка.
среднюю строчку располагать по средней линии полки нервюры, а две другие прошить параллельно средней на расстоянии 5 мм от нее.
- если ширина полки менее 10 мм, то расстояние между строчками можно сократить, однако не менее чем до 3 мм. Нельзя располагать сточки машинного шва вне полки нервюры.
- ширину двубортной ленты установить в соответствии с периметром полки нервюры с таким расчетом, чтобы нитка, крепящая двубортную ленту к полке, располагалась у борта ленты.
- вторично натянуть полотнище на каркас крыла так, чтобы двубортная лента расположилась над полками нервюр, а машинный трехстрочный шов проходил по их центру.
- пришить двубортную ленту к полкам нервюр вощеными нитками НАР (в 8 ниток).
Примечание:- при деревянной конструкции нервюр, имеющих сплошную стенку крепление производить как на рис 6.
при металлической конструкции нервюр с полкой коробчатого сечения крепление двубортной ленты производить дойным швом елочкой, как при шнуровании: прошивку вести двумя иголками швом елочка Шаг шва елочка — 10 мм, так как имеются два шва (как бы встречные), то расстояние между точками захвата ленты ниткой (шаг двойного шва елочка) получается равным 5 мм. В местах встречи ниток (через 100 — 110 мм) связывать их.
- по окончании крепления двубортной ленты нитки последнего стежка связать
Такой способ крепления обеспечивает гладкость поверхности обшивки и достаточную ее прочность в месте крепления. Его применяют, как правило, для крепления обшивки к верхней поверхности крыла при натяжении ткани свободным полотнищем.
Крепление через отверстия в полке нервюр
При этом способе крепления полка нервюры для утопления нитки, крепящей обшивку, имеет вогнутую поверхность с отверстиями посередине (рис 19). В эти отверстия вставить пистоны, предохраняющие от повреждения нитку, которой крепится обшивка. Обшивку крепить к полкам нервюр вощеной ниткой НАР (в 8 ниток) полукруглой иглой с радиусом, соответствующим шагу прошивки (расстоянию между отверстиями). Размер шага 15 — 20 мм. Применять это способ обшивки на рулях и элеронах.
Порядок прошивки указанным способом следующий:
- наложить на натянутую обшивку по месту нервюр усилительную киперную ленту, укрепить сначала один е конец. Затем, слегка натянув ленту, другой конец ленты закрепить булавками.
- прошивать двумя иглами, находящихся на разных концах одной нитки, прокалывая одной иглой ткань, вводить нитку под полку нервюры и выводить в следующее отверстие.
- другим концом нитки, располагающимся в этот момент над обшивкой, сделать вокруг конца, выходящего из под полки, простой узел, пропустить нитку под полку нервюры и вывести в следующее отверстие .
- натягивая оба конца нитки, затянуть узел и утопить его в отверстие, прижимая тем самым обшивку и усилительную ленту к полке нервюры.
- дальнейшее крепление обшивки по длине нервюры производить тем же способом.
- если длина нервюры, к которой крепится обшивка, незначительна, можно вести крепление одной иголкой, в этом случае сначала прошить в одном направлении, как показано стрелками на схеме, а затем в обратном, обязательно связывая стежки в месте встречи нитей.
- при образовании последнего стежка концы нитей связать.
Крепление обшивки винтами
Крепление винтами применять только при металлических нервюрах, полки которых имеют изогнутую форму для утопления элементов крепления. Порядок крепления при этом следующий:
- обтянуть каркас
- укрепить по нервюрам поверх обшивки тканевую ленту.
Примечание: ленту нарезать из такни, применяемой для обшивки. - наложить металлическую ленту с расстояниями между отверстиями, соответствующим расстоянию между отверстиями в полке нервюры.
- проколоть отверстия в обшивке и тканевой ленте.
- укрепить обшивку, привертывая металлическую ленту винтами
Примечание: места крепления закрыть поверхностными лентами при нанесении аэролака первого покрытия
Крепление обшивки заклепками
Крепление обшивки заклепками производить по задней кромке обтягиваемого агрегата (например, руль поворота и др.). Сначала надо подготовить каркас, т. е. обшить обод тканью и обтянуть его тканью . После этого произвести крепление обшивки в следующем порядке:
- по месту крепления обшивки наклеить тканевую ленту при помощи аэролака первого покрытия.
Примечание: ленту нарезать из ткани, применяемой для обшивки. - в местах отверстий каркаса проколоть отверстия в обшивке и наклееной на нее тканевой ленте
- положить по месту отверстий круглые шайбы
- произвести крепление специальными заклепками
Крепление обшивки фасонной металлической лентой
Для крепления обшивки этим способом металлические полки нервюр должны иметь специальную форму. Порядок крепления при этом следующий:
- обтянуть каркас
- наложить фасонную металлическую ленту на обшивку по нервюре
- закрепить обшивку в полке нервюры, вдавив ленту в месие с обшивкой, путем ее распрямленя в гнезде нервюры по всей ее длине специальным приспособлением, в результате чего ткань плотно зажимается между бортами полки нервюры и крепящей металлической лентой
Примечание: места закрепления обшивки закрыть поверхностными лентами при нанесении аэролака первого покрытия. Ленту нарезать из ткани, применяемой для обшивки
Сшивание полотнищ по краям каркаса
После крепления ткани к нервюрам на верхней и нижней поверхностях конструкции верхнее и нижнее полотнища по месту их временного крепления, сшить швом через край (роликовым).
Лишнюю ткань в этих местах предварительно обрезать ножницами с таким расчетом, чтобы концы сшиваемых полотнищ можно было подогнуть на 8 — 10 мм, края сшиваемых полотнищ должны подходить друг к другу впритык. При сшивании не допускать ослабление натяжения ткани По окончании сшивания полотнищ по краям каркаса и крепления обшивки у лючков и отверстий удалить все булавки и гвоздики, которыми временно закрепляется ткань.
Контроль качества крепления обшивки
Полотняная обшивка должна быть хорошо прижата к полкам нервюр. Если это условие не будет соблюдено, то в полете при вибрации обшивки, нитки, крепящие ее, перетрутся и обшивка оторвется. Поэтому при приемке крыльев, оперения и фюзеляжей с законченным креплением ткани необходимо тщательно проверять качество крепления ткани к нервюрам. Для этого следует:
- Подсунуть под нить закругленный (без острых углов) стерженек диаметром 2 — 3 мм и приподнять нитку, проходящую над обшивкой. Если нитка отойдет от обшивки свободно и останется в таком положении, закрепление выполнено плохо и прошивку необходимо сделать заново, не следует также допускать чрезмерного натяжения нитки, так как это может повлечь за собой прорезание ткани.
- при креплении обшивки за ленту следить за тем, чтобы нитка захватывала усилительную ленту без пропусков и проходила под ней.
- при креплении машинным швом следить за тем, чтобы строчки шва отстояли друг от друга на одинаковом расстоянии по всей длине крепления, без зигзагов и не находили друг на друга, при креплении усилительной двубортной ленты к полкам нервюры строчки машинного шва не должны приходиться на край или вне полки нервюры, так как это создаст местные перенапряжения машинного шва и может привести к срыву обшивки.
- при креплении винтами и металлической лентой обращать внимание на то, чтобы металлическая лента плотно прижимала обшивку по всей длине полки нервюры и винты были завинчены до отказа.
С полным вариантом статьи, содержащим поясняющие изображения Вы можете ознакомиться на нашем сайте. Также на нашем сайте Вы всегда найдете множество других материалов по расчету, проектированию и изготовлению СЛА
В этот фотоальбом включены 14 фотографий конструкции узлов и агрегатов двухместного сверхлегкого самолета Beaver RX 550 Plus
. Помимо обшего вида, а также фотографий кабины, шасси, оперения, силовой установки, имеются фотографии конструкции крыла и оперения и процесса обтяжки их тканью.
Формат — электронная книга в .zip-архиве. Обьем 644Kb
Основные виды и характеристики
Выделяют три основных группы:
- Семейства алюминий-марганец (Al-Mn) и алюминий-магний (Al-Mg). Основная характеристика – высокая, едва уступающая чистому алюминию коррозийная стойкость. Такие сплавы хорошо поддаются пайке и сварке, но плохо режутся. Не упрочняются термической обработкой.
- Коррозионно-стойкие сплавы системы алюминий-магний-кремний (Al-Mg-Si). Упрочняются термической обработкой, а именно закалкой при температуре 520 °C с последующим резким охлаждением воде и естественным старением около 10 суток. Отличительная характеристика материалов этой группы – высокая коррозионная стойкость при эксплуатации в обычных условиях и под напряжением.
- Конструкционные сплавы алюминий-медь-магний (Al-Cu-Mg). Их основа – легированный медью, марганцем и магнием алюминий. Изменяя пропорции легирующих элементов, получают авиационный алюминий, характеристики которого могут отличаться.
Материалы последней группы обладают хорошими механическими свойствами, но при этом весьма подвержены коррозии, чем первое и второе семейство сплавов. Степень подверженности коррозии зависит от вида обработки поверхности, которую все равно необходимо защищать лакокрасочным покрытием или анодированием. Коррозионная стойкость частично увеличивается введением в состав сплава марганца.
Помимо трех основных видов сплавов различают также ковочные сплавы, жаропрочные, высокопрочные конструкционные и др. обладающие необходимыми для конкретной сферы применения свойствами.
Обшивка крыла
В зависимости от типа конструкции обшивка оперения и крыла может быть толстой, состоящей из монолитной фрезерованной или прессованной панели, трехслойной или тонкой, подкрепленной специальным стрингерным набором. При этом в межобшивочном пространстве находится специальный заполнитель (соты из пенопласта, фольги или специальной гофры). Важно, чтобы обшивка крыла сохраняла заданную форму и была жесткой. Образование складок на ней провоцирует аэродинамическое сопротивление.
Верхняя обшивка крыла под действием изгибающего момента нагружена циклическими сжимающими усилиями, а нижняя, соответственно, растягивающими. По этой причине для верхних сжатых панелей, как правило, используются высокопрочные материалы, прекрасно продемонстрировавшие себя на сжатие. В свою очередь для нижней растянутой обшивки применяют материалы, характеризующиеся высокими усталостными характеристиками. Материал обшивки для сверхзвуковых самолетов выбирается с учетом нагревания в полете – обычные алюминиевые сплавы, теплостойкие алюминиевые сплавы, сталь или титан.
Для повышения прочности и живучести обшивки по длине крыла самолета количество стыков, имеющих меньший ресурс по сравнению с главным полотном обшивки, стремятся максимально сократить. Вес обшивки крыла – 25-50% от всей массы.
Маркировка авиационных сплавов
В международных стандартах первая цифра маркировки авиационного алюминия обозначает основные легирующие элементы сплава:
- 1000 – чистый алюминий.
- 2000 – дюралюмины, сплавы легированные медью. В определенный период – самый распространенный аэрокосмический сплав. В связи с высокой чувствительностью к коррозийному растрескиванию все чаще заменяются сплавами серии 7000.
- 3000 – легирующий элемент – марганец.
- 4000 – легирующий элемент – кремний. Сплавы известны также как силумины.
- 5000 – легирующий элемент – магний.
- 6000 – самые пластичные сплавы. Легирующие элементы – магний и кремний. Могут подвергаться термозакалке для повышения прочности, но по этому параметру уступают сериям 2000 и 7000.
- 7000 – термически закаленные сплавы, самый прочный авиационный алюминий. Основные легирующие элементы – цинк и магний.
Вторая цифра маркировки — порядковый номер модификации алюминиевого сплава после исходного – цифра «0». Две заключительные цифры – номер самого сплава, информация о его чистоте по примесям. В случае если сплав опытный, к маркировке добавляется пятый знак «Х».
На сегодняшний день, самые распространенные марки авиационного алюминия: 1100, 2014, 2020, 3003, 2024, 2219, 2025, 5052, 5056. Отличительными особенностями этих сплавов являются: легкость, пластичность, хорошая прочность, стойкость к трению, коррозии и высоким нагрузкам. В авиастроении наиболее широко используемые сплавы — авиационный алюминий 6061 и 7075.
Виды обшивок
В авиации существует два типа обшивки – мягкая «неработающая» и жесткая «работающая». В наше время преимущество имеет жесткая металлическая обшивка, так как она полностью соответствует требованиям прочности, аэродинамики, массы и жесткости. Она воспринимает нагрузки в виде крутящих и изгибающих моментов, внешние аэродинамические нагрузки и нагрузки перерезывающих сил, воздействующих на каркас самолета. Материалы для производства работающей обшивки: титановые, алюминиевые и стальные сплавы, авиационная фанера, композиционные материалы. Титан и сталь чаще всего встречаются в конструкциях сверхзвуковых самолетов.
Несиловая обшивка не включается в силовую схему, так как нагрузка с обшивки сразу же передается на каркас. Материалом для ее изготовления может служить перкаль (полотно).
Состав
Основными легирующими элементами авиационного алюминия являются: медь, магний, кремний, марганец, цинк. Процентное содержание этих элементов по массе в сплаве определяют такие характеристики, как прочность, гибкость, стойкость к механическим воздействиям и др. Основа сплава – алюминий, основные легирующие элементы: медь (2,2-5,2% массы), магний (0,2-2,7%) и марганец (0,2-1%).
Семейство авиационных сплавов алюминия с кремнием (4-13% массы) с незначительным содержанием других легирующих элементов – медь, марганец, магний, цинк, титан, бериллий. Используется для изготовления сложных деталей, известный также как силумин или литейный алюминиевый сплав. Семейство сплавов алюминий-магний (1-13% массы) с другими элементами обладают высокой пластичностью и коррозионной стойкостью.
Антенный конформизм
История ИО началась с конформных антенн, которые названы так потому, что повторяют обводы корпуса самолета. Первоначальная задача состояла в том, чтобы эти элементы не выступали наружу, увеличивая лобовое сопротивление ЛА. Переход на технологии конформных антенных решеток, содержащих большое количество приемопередающих модулей многих бортовых радиосистем (их на современном ЛА уже не один десяток), позволяет создать единый антенный блок многофункциональной интегрированной радиосистемы (МИРС), охватывающей разные рабочие частотные диапазоны. Антенные решетки оказались весьма технологичными для конформной компоновки в корпусе самолета, так как небольшие габариты приемопередающих модулей позволяли лучше отследить кривизну поверхности бортовой обшивки.
Первоначально антенны крепились к корпусу с помощью механических резьбовых или заклепочных соединений, что, вообще говоря, не очень технологично. В конце прошлого века появились конформные антенные решетки с гибкой подложкой из специального полимерного материала, в который вживлялись приемопередающие модули. Толщина антенны оказывалась, таким образом, небольшой, и она достаточно просто «приклеивалась» к корпусу наподобие переводной картинки. А это уже было очень серьезным шагом на пути к будущим полноразмерным ИО, которые смогут не только решать стандартные задачи обнаружения целей, но и определять, какой конкретно ущерб должен быть им нанесен. Например, в случае противоракетной обороны это может быть ослепление головки самонаведения, кибератака с целью вывода из строя бортовых систем или просто уничтожение перехваченной ракеты противника.
Роль меди в составе авиационного алюминия
Присутствие меди в составе авиационного сплава способствует его упрочнению, но в то же время плохо влияет на его коррозионную стойкость. Выпадая по границам зерен, в процессе закалки, медь делает сплав подверженным точечной коррозии, коррозии под напряжением и межзеренной коррозии. Зоны богатые медью более гальванически катодные, чем алюминиевая матрица вокруг, а потому более уязвимы для коррозии, происходящей по гальваническому механизму. Увеличение содержания меди в массе сплава до 12% повышает прочностные свойства за счет дисперсного упрочнения в процессе старения. При содержании меди в составе свыше 12% сплав делается хрупким.
Нагрузки, воздействующие на самолет
Чтобы понять, из чего делают самолеты, необходимо рассмотреть их отдельные конструктивные составляющие и выяснить, какие нагрузки приходятся на каждую из них. К основным частям конструкции самолета относятся:
- фюзеляж;
- крылья;
- хвостовое оперение;
- двигатель;
- шасси.
Каждая из этих частей самолета имеет свое функциональное назначение. Фюзеляж самолета объединяет все элементы конструкции в единое целое. Крыло создает подъемную силу. Двигатели создают необходимую для полета тягу. Хвостовое оперение обеспечивает аэроплану горизонтальную и вертикальную управляемость. Шасси необходимы для совершения взлета и посадки.
В процессе полета и на земле все эти составные части самолета испытывают разнообразные, характерные только для них нагрузки.
Все нагрузки, которые приходится выдерживать самолету подразделяются :
- нагрузки от воздействия набегающего потока воздуха при различных скоростях полета самолета и при его маневрах (подъемная сила и сила лобового сопротивления);
- весовые нагрузки, за счет веса бортового оборудования, топлива, пассажиров, полезного груза, двигателей, шасси и др.;
- инерционные нагрузки, связанные с инерцией, которую набирают элементы конструкции самолета и груз при изменении скоростей;
- термические нагрузки, возникающие под воздействием скоростного напора воздуха, а также внутри работающего двигателя.
Для современных реактивных самолетов важна также и звуковая нагрузка, которая возникает при работе двигателя.
Потому как прилагаются эти нагрузки их можно подразделить на те, что влияют сразу на многие части самолета, и на те, что сосредоточены в определенном месте. Кроме того, есть нагрузки, которые действуют постоянно, с определенной динамикой или частотой.
Сферы применения
Алюминиевые сплавы являются наиболее востребованным металлом по продаже. Легкий вес авиационного алюминия, прочность делают этот сплав хорошим выбором для многих производств от самолетов до предметов быта (мобильные телефоны, наушники, фонарики). Алюминиевые сплавы применяются в судостроении, автомобилестроении, строительстве, производстве ж/д транспорта, в атомной промышленности.
Широко востребованы сплавы с умеренным содержанием меди (2014, 2024 др.). Профили из этих сплавов имеют высокую коррозийную стойкость, хорошую обрабатываемость, точечную свариваемость. Из них изготавливают ответственные конструкции самолетов, большегрузных автомобилей, военной техники.
Другая математика
Сейчас обычные бортовые радиолокационные станции работают по алгоритмам пространственно-временной адаптивной обработки сигналов с учетом влияния интерференции волн. Такая технология может быть привязана и к одномерным плоским антенным решеткам, результирующий сигнал с которых будет простой суперпозицией сигналов точечных излучателей без учета их взаимовлияния. Для БРЛС с конформными антенными решетками многие допущения, используемые в моделях адаптивной обработки информации с плоских антенных решеток, попросту не работают: в них отсутствуют уравнения поверхности конформной решетки, а она нередко имеет очень сложную пространственную архитектуру.
На пороге 6-го поколения Согласно заявлениям разработчиков, в обшивку российского ПАК ФА Т-50 может быть интегрировано до 1500 сенсоров, объединенных в одну систему.
Сложная архитектура — это также и проблема компоновки антенны на корпусе ЛА, особенно, если речь идет об интеллектуальной обшивке, которая должна выступать в роли объединенного бортового локатора. Приходится иметь дело с большим числом встроенных в обшивку приемопередающих модулей (их может быть 103−104 штук), образующих распределенную систему со специфической топологией. Иначе не решить проблему согласования диаграмм направленности и электромагнитной совместимости.
И все это должно быть заложено в алгоритмическое обеспечение работы обшивки. Для подобных конформных антенных систем не годится традиционная математика с представлением сигналов в пространстве целочисленной размерности и гладких функций. Нужна совсем другая математика, но изобретать ее не придется: ее основы уже созданы Лейбницем, Риманом, Абелем, Лагранжем, Летниковым, Хевисайдом. Она применяется в расчетах процессов теплообмена, диффузии, вязкой упругости, в космогонии, ядерной физике, где приходится иметь дело со сложными пространственными флуктуациями фазовых переходов, с неустойчивостью в критических точках, с областями существования на «изрезанных» поверхностных структурах.
Особенности соединения авиационного алюминия
Сварка авиационных сплавов осуществляется исключительно в защитной среде инертных газов. Преимущественными газами являются: гелий, аргон или их смесь. Более высокой теплопроводностью обладает гелий. Это определяет более благоприятные температурные показатели сварочной среды, что позволяет достаточно комфортно соединять толстостенные элементы конструкций. Использование смеси защитных газов способствует более полному газоотводу. При этом вероятность образования пор в сварном шве значительно уменьшается.
Почему корпус самолета делают из дюралюминиевых трубок
Есть несколько основных причин. Обозначим их:
- дюралюминий легок, крепок и надежен;
- трубки (в отличие от сплошного листа) способствуют термоизоляции внутреннего пространства фюзеляжа;
- при возникновении трещины из строя выходит одна трубка, а не весь фюзеляж;
- конструкция из трубок гораздо эластичней и устойчивей к деформациям;
- полости внутри трубок можно использовать как трассы для кабелей и проводов;
- использование полых элементов экономически целесообразней.
Применение в авиастроении
Авиационные алюминиевые сплавы изначально специально создавались для строительства авиационной техники. Из них изготавливают корпуса летательных аппаратов, детали двигателей, шасси, топливные баки, крепежные устройства и др. Детали из авиационного алюминия используются в интерьере салона.
Алюминиевые сплавы серии 2ххх используют для производства деталей, подвергающихся воздействию высоких температур. Детали малонагруженных узлов, топливных, гидро- и маслосистем изготавливают из сплавов 3ххх, 5ххх и 6ххх. Наиболее широкое применение в авиастроении получил сплав 7075. Из него изготавливаются элементы для работы при значительной нагрузке, низких температурах с высокой стойкостью к коррозии. Основой сплава является алюминий, а основными легирующими элементами: магний, цинк и медь. Из него изготавливают силовые профили конструкций самолетов, элементы обшивки.
История обшивки самолета
Первые летательные аппараты имели обшивку, выполненную из полотна, которое пропитывалось лаком (отсюда, собственно, и появилось само название), фюзеляжи довольно часто и вовсе не имели обшивки. Позже обшивку начали делать из древесины – фанеры и шпона, которые тоже пропитывались лаком.
С развитием технологий обшивка делалась из алюминия, гладкого и гофрированного. На сегодняшний день используется исключительно гладкая металлическая обшивка. Правда, на легких летательных аппаратах еще можно встретить полотняную обшивку. Это крайне редкое явление, так как ее эффективно заменяют полимерными пленками.
